Sizi Anlayın: Yüksek Güç Anahtarlama Vakfı

Thyristors, özellikle yüksek güç geçiş uygulamaları için mühendislere ait. Lineer veya jen modlarda çalışan standart transistörlerden farklı olarak, anode mevcut olan bir kesintiye uğramaya neden olan çiftleri kontrol altına almak için çalışır.Bu latching davranışı, büyük mevcut olan pulsiyon gücü ve lazer sistemleri için eşsiz bir şekilde uygun kılan şey, kontrol edilen patlamalar halinde teslim edilmelidir.

Temel yourristor yapısı, cihazdaki rejeneratif geri dönüşlerden oluşur, hemen hemen hemen kontrol eder ve aristor sadece sıfıra (kommutasyona) son verdiğinde ortaya çıkar.Bu doğal dönüş özelliği, her iki cihazda da bir kısıtlamadır, böylece kapıdaki geri dönüşler neredeyse anında döner.

Modern yourristorsın gerilim ve mevcut notları şaşırtıcıdır - bireysel cihazlar 8 kV'ye dayanabiliyor ve birkaç bin ampsüle ve paralel yığınlama sistemleri mega volt ve mega-amp seviyelerine ulaşmalarını sağlıyor. Bu ölçeklenebilirlik, sizinristokratların fayda dereceleri için seçimin anahtarı olarak kalmasının birincil bir nedenidir.

Daha derin bir giriş için, [[Üye:0)Wikipedia makalesini sizin aristors[DÜT:1) mükemmel bir teknik bakış açısı sağlar.

Pulse Power Systems: Yüksek Enerjili Pulses'ı Kontrol Eden

Pulse power teknolojisi, nispeten uzun bir süre elektrik enerjisini depolamak ve sonra son derece kısa bir sürede, yüksek enerji patlamaları ile milisaniyelerden, yüksek gerilimlerin kombinasyonlarından dolayı burada yüksek gerilimler ve nispeten düşük devlet gerilimi aralığındaki zorluk yalanlar.

Pulse Power'da Anahtar Uygulamaları

Parçacık Hızlandırıcıları

Parçacık hızlandırıcıları içinde, atalarınız, on kiloamps'in hızla değişen noktalarına sahip olan büyük Yourristor yığınlarına güveniyor. Bu anahtarlar sadece birkaç nanosaniyenin kirişlerini kirişin kalitesini korumak için çalıştırmalıdır.

Tıbbi Defibrilatörler ve Elektroporasyon

Dış defibrilatörler ve kardiyoverter-defibrillators (ICDs) kalbinize kontrollü bir enerji darbesini sunmak için temel devreleri kullanır. Cihazın şarj cihazı, geçici olarak açık cep zarları ile ilaç teslim etmesi için enerji depoları üretir.

Railguns ve Elektromanyetik Başlangıç

Askeri ve araştırma elektromanyetik starters (rayınlar) son derece yüksek akım pulları gerektirir - milyonlarca amplitübünün ötesine geçmek için - projegenleri hızlandırmanız için.Youristor bankaları, gerekli olan en uygun anda şarj edilebilir bankalar için kullanılır. ABD Donanması'nın demiryolu programı, gelişmiş sizinki modüllerin kullanımını göstermiştir.

Endüstriyel Pulsed Power

Endüstriyel ortamlarda, pullanmış elektrik alanları gıda pastörizasyon, su tedavisi ve metal formasyon için kullanılır.Youristor, bu sistemlerin tekrar tekrarlanan yüksek gerilimli pulslarını öldürmek için gerekli olan bakterileri veya form levha metallerini öldürmeleri gerekir.The reliable and cost-activeness of yourristors make them the back Bone of these systems.

Afet gücü teknolojisi kapsamlı bir araştırma için, Plazma Biliminde gerçekleştirdiği AIEEE İşlemleri) nabul gücü üzerinde özel konular.

Lazer Sistemleri: Timing ve Enerji Kontrolü, Thyristors

Modern lazer sistemleri, özellikle sağlam devlet ve gaz lazerleri, lazer yakıtlı enerji malzemelerinin hassaslığına güveniyor. Lazerin kazanç seviyesi genellikle yüksek gerilimli elektrik deşarjı tarafından pompalanır. Lazer kirişin kalitesi - ertelenebilirlik - doğrudan lazerin hassaslığı ile bağlantılıdır.

Flashlamp-Pumped Lazerler

Flashlamp-pumped lazerler, büyük bir kapasitör banka xenon flaşı ile deşarj edilir.Bir senristor (veya bir dizi birbirine bağlı senristokratlar ve tıbbi kozmetik lazerler bu topolojiyi kullanmak için çok hızlı olmalıdır.

Q-Rayed Lazerler

Q-switching teknikleri son derece kısa, yüksek performanslı lazer pul pul pulları üretir. Q-switch (bir elektro-oplektör veya nükleto-oplektör) pompayı neredeyse tam olarak kontrol eder.Youristors hem flaş sürücüyü hem de Q-switch sürücüsünü kontrol eder.

Gaz Lazerleri ve Excimer Lazerleri

Excimer lazerler yarı iletken lithografi ve göz cerrahisi, gaz karışımları aracılığıyla elektrik deşarjı oluşturmak için çok hızlı yüksek gerilimli puls gerektirir.Youristor bazlı geçiş modülleri genellikle bu ihtiyaçları karşılamak için geliştirilmiş olan naif güç devrelerinde kullanılır.

Önemli bir örnek, LASIK cerrahisi için tıbbi eximer lazerlerin kullanımıdır. ultraviyole lazer puler üzerindeki kesin kontrol, koreanın mikrometre doğrulukla yeniden şekillendirilmesini sağlar.The reliable of yourristor keys in this life-kratkratlı sistemler temeldir. daha fazla ayrıntı lazer güç malzemeleri üzerinde bulunabilir.

Diğer Güç Anahtarları ile Karşılaştırma

Göktaşları en yüksek güç ve gerilim rejimlerinde hükmedirken, mühendisler genellikle aralarında seçim yaparlar, IGBTs ve MOSFETs. Aşağıdaki tablo, pul güç ve lazer uygulamaları için temel farklılıkları özetler.

ParameterThyristorIGBTPower MOSFET
Voltage RatingUp to 8 kV+Up to 6.5 kVTypically < 1.2 kV
Current HandlingUp to 10 kA+Up to 3 kAUp to ~500 A
Switching SpeedModerate (microseconds turn-off)Fast (hundreds of nanoseconds)Very fast (tens of nanoseconds)
On-State Voltage DropLow (~1.5 V)Moderate (~2-3 V)Higher (RDS(on) dependent)
Self-Turn-OffNo (conventional SCR)YesYes
Cost per kVALowestModerateHigher for high voltage

Son derece yüksek tepe akımları gerektiren ve küçük geçiş kayıplarının nerede olduğu için, yourristors genellikle rakipsizdir. Ancak, tam kontrol ile hızlı tekrarlanan geçiş gerekli olduğunda (örneğin, bazı manyetik pulslama sistemlerinde), IGBTs veya IGCT'ler tercih edilebilir.

Tasarım, Thyristor-Based Pulse Systems için dikkate değer

Seninristors in nabız gücü ve lazer sistemleri, birkaç kritik tasarım yönüne dikkat etmeyi gerektirir.

Snubber Devreleri

Thyristors yüksek dv/dt (projektifin yükselişi) geçiş sırasında meydana gelen yanlış tetikleyiciye karşı hassastır. Snubber ağları – cihazın arasında bir dizi RC devre – geçişleri sırasında gerilim eğimi ve absorbe enerjisini genişletin. Proper ubber tasarımı sizi genişletir ve kaza sonrası dönüş devresini engeller.

Kapı Drive Devrery

Kapı tetikleyicisi, tüm silikon wafer'in karşısındaki üniformalı turn-on sağlamak için güçlü ve hızlı olmalıdır. Yeterli kapı sürücüsü yerelleştirilmiş iletimlere neden olabilir ve cihazı yok edebilir. Yüksek güç sistemlerinde, kapı sürücüsü birimleri genellikle birden çok simultatör sağlar ve zemin döngü müdahalesini önlemek için optik izolasyonu içerir.

Termal Yönetim

Pulsed işlemi, aristokratın içinde yoğun geçici ısıtma yaratabilir, ortalama güç düşük olsa bile. Cihazın paketinin ısıtılması ve ısısink kısa vadeli sıcaklık artışı (termal runaway). Su soğutması yüksek çözünürlükte yaygındır.

Dizi ve Paralel

Daha yüksek gerilimlere veya mevcutlara ulaşmak için, aristors serisine veya paralel olarak bağlantılıdır. Serisi dizeleri, gerilim dengeleme ağlarına (resistorlara ve paralel kapasitörler) ihtiyaç duyarken bile gerilim dağılımını engelleme ve geçiş sırasında sağlar. Paralel cihazlar mevcut eşit şekilde paylaşmak için eşleştirilmiş kapı tetikleyicisi ve dikkatli bir şekilde ayarlanmalıdır.

EMI ve Gürültü Suppression

Büyük akımların hızlı geçişi önemli elektromanyetik müdahale yaratır. Shielded Sutherlands, doğru zeminleme ve AC analarında filtrelemek önemlidir. Lazer sistemlerinde, herhangi bir elektrik gürültüsü hassas kontrol elektroniklerine çift olabilir veya hatta lazer kiriş kalitesini etkileyebilir.

Pratik tasarım rehberliği için, birçok yarı iletken üretici başvuru notları sunar. Örneğin, [[DÜT:0)IXYS'nin yourristor uygulama notu) (şimdi Littelff) snubber ve kapı sürüşünü derinlikte kapsar.

Modern Sistemler için Gelişmiş Senristor Türleri

Standart SCRs, kapıdan çıkmak için onların yetersizlikleri ile sınırlıdır. Birkaç modern tür bu konuyu ele alır ve performans geliştirmeleri sunar.

Kapı Turn-Off Thyristors (GTO)

GTO'lar negatif bir kapı mevcut pulu uygulayarak kapatılabilir. Bu, dış komplike devreleri için ihtiyaç ortadan kaldırır, tasarımı basitleştirir. GTO'lar orta gerilim sürücüleri ve traksiyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılır. onların dönüş çıkış noktası kazancı IGBTs'den daha düşük, ancak daha yüksek hataları halledebilir.

Bütünleşik kapı-Komisyonlular (IGCTs)

IGCTs, düşük giriş kapısı sürücüsü ile bir pakete entegre edilmiş bir GTO'yu birleştirir. Daha hızlı dönüş, daha yüksek verimlilik ve GTO'lardan daha iyi di /t yetenekleri sunar, yüksek tekrar oranlarının ihtiyaç duyduğu nabız gücü uygulamaları için ideal hale getirirler, çünkü pilotlar için.

MOS-Konaktörleri (MCT)

MCTs, MOSFET yapılarının kolay kullanımı ile sizinristokrat kapısına entegre edilmiş bir gerilim- kontrollü dönüş-on ve turn-off sağlamak için bir MOSFET yapısını kullanır, ancak henüz üretim zorluklarından dolayı kabul edilmezler.

Işık-Triggered Thyristors (LTTs)

Yüksek gerilimli kapak uygulamaları (HUBE gibi), yourristors, yüksek gerilim izolasyonu gerektiren büyük lazer sistemleri tarafından tetiklenir. LTTs karmaşık kapı sürücü güç malzemeleri ihtiyacını ortadan kaldırır ve öncelikle güç iletiminde kullanılırken, aynı zamanda yüksek gerilim izolasyonu gerektiren büyük lazer sistemleri için de araştırılır.

Yüksek güç geçişi alanı gelişmeye devam ediyor. Wide-bandp, silikon ışın (SiC) ve galium nitride (GaN) gibi yarı iletken silikonluların, yüksek hızları ve sıcaklık toleransları nedeniyle bazı orta güç uygulamaları teşvik ediyor. Ancak SiCristors her iki dünyanın en iyi şekilde bir araya getiriyor ve henüz 10 kV. Hybrid yaklaşımlarını karşılayamıyor.

Başka bir eğilim, gömülü kapı sürücüleri ile olan aristokrat modüllerinin entegrasyonu, snubbers ve tanılar. Bu "akıllı anahtarlar" sağlık durumunu, sıcaklıklarını ve geçiş döngülerinin sayısını bildirebilir, füzyon reaktörleri ve askeri lazer sistemleri gibi kritik uygulamalarda tahmin edilebilir bakım sağlar.

Ayrıca, endüstriyel lazerlerde daha yüksek tekrar oranlarına doğru itki (10 kHz ve ötesinde) hızla geri kazanabilecek daha hızlı yourristokrat tiplerine talep ediyor.Uzgunda pozitif kapı sürücüsü olan Advanced IGCT tasarımları bu gereksinimler için test ediliyor.

Tekrarlanabilir, yüksek kullanılabilirlikli güç sistemlerinin bir sonraki nesil füzyon enerjisi için (örneğin, inersal sınırlılık füzyon) gelişimi de sizinristokrat teknolojisine büyük ölçüde güvenecektir. Bu sistemler mikrosaniye zamanlaması doğrulukla milyarlarca puls ile talep eder - kanıtlanmış sağlamlığıyla, eşsiz bir şekilde karşı karşıya kalır.

İleri görüşlü bir perspektif için, [[Üye Olmayanlar:0)EPFL Pulsed Power Laboratory[DD: 1) Bu alanda araştırmaların kesilmesine ilişkin öngörüler sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Thyristors, darbe gücü ve lazer sistemlerindeki hassas kontrol için temel bina bloğu olarak kalır. Büyük akımları ve gerilimleri yüksek tekrarlanabilirlik ile değiştirmek, onları güvenilir, verimli ve güvenli bir enerji sistemleri oluşturabilir.Yeni malzemeler ve entegrasyon teknikleri ortaya çıkarırken, mikroçip ve integral tekniklerin üretime giden, evrenin daha da genişlediğini, böylece yüksek güç geçişlerini ve gelişmiş nesillerin özelliklerini, ekonomik kontrollerini anlayabileceklerini ve ekonomik olarak daha iyi hale getirilmesini sağlamak için büyük olasılıkla daha fazla önem taşıyor.